JPH04259653A - Ｅｇｒバルブ防錆装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルコール燃料を使用
する内燃機関に適した排気ガス還流（ＥＧＲと略称する
）システムに関し、特にＥＧＲシステムにおけるＥＧＲ
バルブやＥＧＲ通路等の錆の発生を抑制するＥＧＲバル
ブ防錆装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】実開平１−１４５９７３号公報に、アル
コールを主燃料として使用する内燃機関におけるＥＧＲ
システムの例が記載されているように、アルコールを主
燃料とし、ガソリンを補助的燃料として使用する自動車
である所謂ＦＦＶ（フレキシブル・ヒューエル・ビーク
ル）における機関の排気浄化装置の一つとして、ガソリ
ン機関と同様なＥＧＲシステムを搭載する試みがなされ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】アルコールは燃焼する
とガソリンよりも多量の水を生成するため、ＦＦＶに搭
載されるアルコールを主燃料とする機関においては、再
循環する排気ガスに多量に含まれている水分が、ＥＧＲ
バルブやＥＧＲ通路等の部分に凝縮して付着する結果、
それらの部分に錆が発生し易くなり、錆によってＥＧＲ
通路が閉鎖される所謂「ＥＧＲ詰まり」を起こし、必要
なＥＧＲ量が確保されないために、機関の排気浄化性能
が低下する場合がある。本発明はこの問題に対処し、Ｆ
ＦＶ用のような機関であっても、凝縮水がＥＧＲバルブ
等に付着して残ることがないようにする手段を提供する
ことを、発明の解決すべき課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決する手段として、排気通路から吸気通路におけるス
ロットルバルブの下流側へ排気ガスの一部を還流させる
ために、前記排気通路と前記スロットルバルブの下流側
の吸気通路とを結ぶＥＧＲ通路と、前記スロットルバル
ブの上流側の吸気通路に開口するＥＧＲポートと、前記
ＥＧＲ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲポートにおい
て取り出される吸気負圧に基づいて、還流させる排気ガ
スの量を制御する弁体を具えているＥＧＲバルブと、前
記ＥＧＲポートから前記ＥＧＲバルブの負圧作動室へ吸
気負圧を伝達する管路と、前記吸気負圧を伝達する管路
の途中に設けられ、機関のイグニッションキーと連動し
て前記機関が運転状態から停止状態に移るときに、前記
ＥＧＲバルブの前記負圧作動室を前記スロットルバルブ
の前記上流側の吸気通路に開口する前記ＥＧＲポートか
ら遮断すると同時に、それを前記スロットルバルブの前
記下流側の吸気通路へ連通させて、前記ＥＧＲバルブの
前記負圧作動室へ前記スロットルバルブの前記下流側の
吸気負圧を作用させ、強制的に前記ＥＧＲバルブを開弁
させるバキュームスイッチングバルブを設けたことを特
徴とするＥＧＲシステムにおけるＥＧＲバルブ防錆装置
を提供する。

【０００５】

【作用】イグニッションキーがＯＮで、機関が運転され
ている状態では、ＥＧＲポートは管路によってＥＧＲバ
ルブの負圧作動室に接続され、スロットルバルブの上流
側の吸気負圧に応じてＥＧＲバルブの開度が変化し、Ｅ
ＧＲ通路からスロットルバルブの下流側の吸気通路へ略
一定のＥＧＲ率による排気還流が行われる

【０００６】
機関が停止されるとき、イグニッションキーがＯＦＦと
なるのと連動して、バキュームスイッチングバルブは、
ＥＧＲバルブの負圧作動室への管路を、ＥＧＲポートか
らスロットルバルブの下流側の吸気通路へ切替える。そ
れによって、機関が完全に停止するまで慣性で回転して
いる間に、スロットルバルブの下流側の吸気通路に作用
する強い吸気負圧、或いは機関が停止しても暫くの間吸
気通路に残存する吸気負圧が負圧作動室に作用してＥＧ
Ｒバルブを強制的に開弁させ、ＥＧＲバルブのバルブ室
やＥＧＲ通路等に溜まっていた凝縮水は、吸気負圧によ
って吸気通路へ吸い出されてＥＧＲシステムから排除さ
れる。したがって、凝縮水による錆の発生や「ＥＧＲ詰
まり」等は防止される。

【０００７】

【実施例】本発明のＥＧＲシステムの実施例を図１に示
す。図中１は図示しない機関の吸気弁に接続されるイン
テークマニホールドの一部を示しており、その上流側は
サージタンク２とスロットルボデー３を経て、図示しな
いエアクリーナ等の空気取り入れ部に接続される。スロ
ットルボデー３には、吸気通路４を開閉制御するスロッ
トルバルブ５が設けられる。また６は、図示しない機関
の排気弁に接続されるエキゾーストマニホールドの一部
を示し、それと吸気通路４のサージタンク２との間を接
続するＥＧＲ通路７には、排気還流量を制御するＥＧＲ
バルブ８が設けられる。

【０００８】ＥＧＲバルブ８は負圧作動型のもので、ダ
イアフラム９に取り付けられた弁体１０が、ＥＧＲ通路
７の一部を構成するＥＧＲバルブ室１１の弁座開口１２
を開閉するように配置され、ダイアフラム９の一方の空
間は負圧作動室１３となっていて、その中に設けられた
圧縮スプリング１４が、弁体１０を弁座開口１２の方へ
付勢して閉弁させている。エキゾーストマニホールド６
とＥＧＲバルブ室１１の弁座１２との間のＥＧＲ通路７
には、絞り１５によって排気圧室１６が形成されている
。

【０００９】ＥＧＲバルブ８を開閉制御する制御負圧を
調整するために、ＥＧＲバキュームモジュレータ１７が
設けられており、その内部空間はダイアフラム１８によ
って下部の排気圧室１９と上部の調圧室２０とに分割さ
れ、排気圧室１９は管路２１によって排気圧室１６に連
通される。調圧室２０は管路２２によってスロットルバ
ルブ５の上流側の吸気通路４に開口している。

【００１０】吸気通路４の壁面に設けられるその開口を
調圧ポート２３と呼ぶことにする。ダイアフラム１８に
は弁体２４が設けられ、それによって開閉される弁座開
口２５を有する負圧管２６が、ＥＧＲバキュームモジュ
レータ１７を貫通しており、負圧管２６の一端は管路２
７によって、吸気通路４のスロットルバルブ５の上流側
で調圧ポート２３よりも僅かに下流に開口するＥＧＲポ
ート２８に連通すると共に、負圧管２６の他端は管路２
９によってサーモバルブ３０に連通している。調圧室２
０には圧縮スプリング３１が設けられ、弁体２４を弁座
開口２５から引き離す方向に付勢している。そして調圧
室２０は、図示しない絞りとエアフィルタ３２を介して
大気に連通している。

【００１１】サーモバルブ３０は機関の冷却水套３３に
設けられ、冷却水の温度が所定値以上のときに開弁し、
それ以下のときは閉弁するようになっている。従って、
所定の冷却水温度以上において、ＥＧＲバキュームモジ
ュレータ１７からのびる管路２９を、管路３４を通じて
ＥＧＲバルブ８の負圧作動室１３へ連通させる。

【００１２】以上の構成は、従来から本出願人がガソリ
ン機関において実施しているＥＧＲシステムと実質的に
同様なものであるが、本発明の特徴に対応して図１の実
施例では、吸気通路４のスロットルバルブ５上流側に開
口する調圧ポート２３及びＥＧＲポート２８と、ＥＧＲ
バキュームモジュレータ１７とを連通する管路２２及び
管路２７に、後に詳しく説明するバキュームスイッチン
グバルブ３５を設け、これとサージタンク２とを管路３
６によって連通するという特殊な構成をとっている。

【００１３】バキュームスイッチングバルブ３５の構造
と作動の態様は、図２及び図３に拡大して示されており
、また、図３に対応する本発明特有の作動状態が、図４
にＥＧＲシステム全体のものとして示されている。図示
実施例におけるバキュームスイッチングバルブ３５は、
筒状のバルブボディ３７と、その中を摺動するスプール
状の弁体３８と、弁体３８を作動させるアクチュエータ
３９からなっている。バルブボディ３７の壁面の一側に
は、前述のように、管路２７の一部２７ａによってＥＧ
Ｒポート２８に通じているポート４０と、管路２２の一
部２２ａによって調圧ポート２３に通じているポート４
１が開口すると共に、その他側には、管路２７の一部２
７ｂによってＥＧＲバキュームモジュレータ１７の負圧
管２６に通じているポート４２と、管路２２の一部２２
ｂによってＥＧＲバキュームモジュレータ１７の調圧室
２０に通じているポート４３が開口している。バルブボ
ディ３７の一端面４４にはポート４５が開口して管路３
６に通じている。

【００１４】バキュームスイッチングバルブ３５のバル
ブボディ３７の他端面４６に設けられているアクチュエ
ータ３９は、例えば、電磁気的にスプール状の弁体３８
を作動させるソレノイドコイルを有しており、図示しな
い機関のイグニッションキーと連動して電気的に付勢さ
れる。即ち、図２は機関を駆動するＯＮの状態を示して
おり、図３は機関を停止するＯＦＦの状態を示している
。スプール状の弁体３８はキーＯＮ（図２）の状態で、
ポート４１とポート４３を連通させる通路４７と、同じ
くポート４０とポート４２を連通させる通路４８を具え
ると共に、キーＯＦＦ（図３）の状態で上記の連通を絶
ち、代わりに、ポート４２とポート４３の双方をポート
４５と連通させる通路４９を具えている。

【００１５】図示実施例のＥＧＲシステムを備えたアル
コール燃料用の内燃機関が運転されるとき、吸気通路４
を構成するスロットルボデー３、サージタンク２、及び
インテークマニホールド１を通って内燃機関の各気筒内
へ吸入される吸気の中へ、吸気通路４の途中、或いは機
関の燃焼室において、図示しない燃料タンクからガソリ
ンを所定量混入されたアルコール燃料（メタノール及び
エタノール）が噴射されて吸気と混合し、機関の燃焼室
内で圧縮、点火されて燃焼し、内燃機関を駆動する。ア
ルコール燃料を使用する内燃機関は、ガソリンのみを使
用する機関に比べて一般に窒素酸化物の排出が少ないが
、運転条件によってアルコール燃料の割合を少なくし、
その分ガソリンの割合を増加した場合には、やはり窒素
酸化物の排出量が無視できない程の量となるので、ＥＧ
Ｒによって排出量を低減させる必要が生じる。

【００１６】前述のように、図１のＥＧＲシステムにお
いて、バキュームスイッチングバルブ３５と管路３６を
設けないと仮定すれば、本出願人が従来から実施してい
るガソリンだけを燃料として使用する内燃機関における
ＥＧＲシステムと実質的に同じような構成となるから、
図示実施例においても、イグニッションキーがＯＮとな
っている内燃機関の通常の運転状態において、図２のよ
うに、バキュームスイッチングバルブ３５のアクチュエ
ータ３９がスプール状の弁体３８を押し下げ、バルブボ
ディ３７の一端面４４に密着させた状態では、従来のＥ
ＧＲシステムと同様な作動をする。

【００１７】即ち、スプール状の弁体３８の通路４７は
、管路２２ａと管路２２ｂを連通させて、スロットルボ
デー３の調圧ポート２３とＥＧＲバキュームモジュレー
タ１７の調圧室２０とを接続すると共に、通路４８は、
管路２７ａと管路２７ｂを連通させて、スロットルボデ
ー３のＥＧＲポート２８とＥＧＲバキュームモジュレー
タ１７の負圧管２６とを接続し、通常のＥＧＲシステム
を完成させる。このときは、サージタンク２とバキュー
ムスイッチングバルブ３５との連通は絶たれているから
、サージタンク２の負圧が、通常のＥＧＲシステムの作
動に影響を与えることはない。

【００１８】通常のＥＧＲシステムは、良く知られてい
るように、ＥＧＲバルブ８におけるバルブ室１１の圧力
と、エキゾーストマニホールド６に対して絞り１５を介
して連通する排気圧室１６の圧力との差を略一定に維持
することによって、ＥＧＲ率を略一定に保つように作動
する。もっとも、スロットルバルブ５が全閉しているア
イドル時においては、スロットルボデー３に設けられた
ＥＧＲポート２８及び調圧ポート２３に吸気負圧は実質
的に作用しておらず、ＥＧＲバキュームモジュレータ１
７内の調圧室２０は勿論、ＥＧＲバルブ８の負圧作動室
１３は大気圧に近い圧力となっているので、圧縮スプリ
ング１４によって弁体１０は弁座開口１２を閉じ、ＥＧ
Ｒ通路７は閉鎖されてＥＧＲ作用は停止している。また
、機関が充分暖機されていないときには、冷却水温によ
って作動するサーモバルブ３０が開弁しておらず、ＥＧ
Ｒバルブ８の負圧作動室１３には吸気負圧が供給されな
いから、やはりＥＧＲ作用が停止している。

【００１９】スロットルバルブ５が少し開いてＥＧＲポ
ート２８に吸気負圧が作用すると、機関の冷却水温が所
定値よりも高くなっている暖機状態においてサーモバル
ブ３０は開弁しているので、吸気負圧は、管路２７、Ｅ
ＧＲバキュームモジュレータ１７の負圧管２６、管路２
９、サーモバルブ３０、管路３４を通過してＥＧＲバル
ブ８の負圧作動室１３に供給され、圧縮スプリング１４
に抗してダイアフラム９を動かし、弁体１０を吸気負圧
の大きさに応じた量だけ開弁させる。この吸気負圧の大
きさは、ＥＧＲポート２８の吸気負圧そのものではなく
、小さいながらも調圧ポート２３からＥＧＲバキューム
モジュレータ１７の調圧室２０に入る吸気負圧と、エア
フィルタ３２から絞りを通して入る大気圧とから形成さ
れる調圧室２０の圧力に対する、管路２１から排気圧室
１９に入る排気圧力の釣り合いの関係によって、ダイア
フラム１８が弁座口２５を開く開度が決まり、それによ
ってＥＧＲポート２８の吸気負圧が多少弱められた値と
なる。従って、エキゾーストマニホールド６の排気ガス
は、ＥＧＲバルブ８の負圧作動室１３の吸気負圧に応じ
た量だけ開いた弁座開口１２からＥＧＲ通路７へ入り、
サージタンク２で吸気に混入して機関の燃焼室へ再び供
給され、燃焼温度を低下させて窒素酸化物の排出量を低
減させる。

【００２０】スロットルバルブ５が更に開いて高負荷運
転に近ずくと、調圧ポート２３の吸気負圧も増大するか
ら、ＥＧＲバキュームモジュレータ１７の調圧室２０の
圧力が低下し、ダイアフラム１８によって弁体２４は圧
縮スプリング３１に抗して弁座口２５に近づき、これを
閉塞させようとするから、ＥＧＲポート２８の吸気負圧
が殆どそのままＥＧＲバルブ８の負圧作動室１３に加え
られ、ＥＧＲバルブ８の弁体１０は弁座開口１２を大き
く開いて、大量の排気ガスがエキゾーストマニホールド
６からＥＧＲ通路７を経てサージタンク２に流入し、高
率のＥＧＲを実行するようになる。このようにして、吸
気流量に大体比例する流量の排気ガス還流が行われ、略
一定のＥＧＲ率が実現することになる。

【００２１】図１の実施例においては、ＥＧＲポート２
８及び調圧ポート２３からＥＧＲバキュームモジュレー
タ１７に到る、吸気負圧伝達のための管路２７及び管路
２２の途中に、イグニッションキーと連動するバキュー
ムスイッチングバルブ３５を介挿し、管路３６によって
選択的にスロットルバルブ５下流のサージタンク２の吸
気負圧をＥＧＲバキュームモジュレータ１７に供給し得
るようにしたので、機関を停止するためにイグニッショ
ンキーをＯＦＦにすると、バキュームスイッチングバル
ブ３５は図２の状態から図３の状態に切り替わる。これ
は、例えば、アクチュエータ３９の電磁気的な付勢が解
かれたときに、図示しない内部の圧縮スプリングによっ
て、スプール状の弁体３８が図３の位置まで引き上げら
れるように構成することによって行うことができる。

【００２２】図３の状態においては、スプール状の弁体
３８が管路２２ａ及び管路２７ａのＥＧＲバキュームモ
ジュレータ１７に対する連通を遮断し、スロットルバル
ブ５上流のＥＧＲポート２８及び調圧ポート２３に作用
する吸気負圧のＥＧＲシステムへの影響をなくして（も
っとも、内燃機関の停止の時にはスロットルバルブ５は
急速に閉じるので、その上流位置では吸気負圧が実質的
に消滅するが）、その代わりに、スロットルバルブ５が
閉じることによって急速に高まるサージタンク２の吸気
負圧を、管路３６、バキュームスイッチングバルブ３５
のポート４５、空間５０、通路４９を通じて管路２２ｂ
及び管路２７ｂへ導入し、更に、ＥＧＲバキュームモジ
ュレータ１７の負圧管２６、管路２９、サーモバルブ３
０、管路３４を経てＥＧＲバルブ８の負圧作動室１３に
それを印加して、弁体１０を瞬間的に全開させるのであ
る。図４はこの状態を示している。

【００２３】イグニッションキーがＯＦＦになっても、
クランク軸が停止するまでには相当の時間があり、また
、クランク軸が停止した後も暫くの間はスロットルバル
ブ５の下流には吸気負圧が残るから、この間に上記のよ
うな特別の作動が起こると、多量の排気ガスがエキゾー
ストマニホールド６からＥＧＲバルブ８の弁体１０を通
ってＥＧＲ通路７へ流れ、更にサージタンク２及びイン
テークマニホールド１を通って再び機関の燃焼室へ吸入
されるから、それまでにＥＧＲバルブ８のバルブ室１１
やＥＧＲ通路７に溜まっていた凝縮水は、この大量の強
い排気ガスの流れによってサージタンク２、インテーク
マニホールド１、更には機関の燃焼室へ運び出され、Ｅ
ＧＲバルブ室１１やＥＧＲ通路７等に残ることがない。 従って、凝縮水によってＥＧＲ通路７やＥＧＲバルブ８
等が発錆して異物等と共に通路を塞いだり、腐食して使
用不能となるようなことがない。

【００２４】好都合なことには、上記のような特別の作
動は機関の停止時に行われるので、イグニッションキー
をＯＦＦにすることによって、同時に機関への燃料の噴
射も停止しており、慣性によって機関が回転を続ける間
、及び、回転が停止しても吸気負圧が残存する間に、排
気ガスが上記のようにＥＧＲバルブ室１１やＥＧＲ通路
７等を掃気するとき、その排気ガスは殆どが空気だけに
なっていて、その中に含まれる燃料、燃焼ガス、水分等
の量は僅かな量になっているから、この際の排気ガスに
よる凝縮水のパージ効果は非常に高いものとなる利点が
ある。

【００２５】イグニッションキーがＯＦＦにされ、上記
のような作動によって凝縮水のパージが行われた後、慣
性による機関の回転も停止すると、スロットルバルブ５
の隙間からサージタンク２へ侵入する空気や、ＥＧＲバ
キュームモジュレータ１７のエアフィルタ３２から流入
する空気によってＥＧＲバルブ８の負圧作動室１３は緩
やかに大気圧に近づき、ＥＧＲバルブ８の弁体１０は弁
座開口１２を閉じて、上記の作用は終了する。機関が再
び始動されるとき、イグニッションキーがＯＮになるこ
とによって、バキュームスイッチングバルブ３５は図３
の状態から図２の状態に変わり、通常のＥＧＲシステム
と同じ構成になって、ＥＧＲ効果が充分に発揮される。

【００２６】図示実施例のスロットルボデー３は、ＥＧ
Ｒポート２８の他に調圧ポート２３を具えており、それ
に応じてバキュームスイッチングバルブ３５は、通路４
９の他に二つの通路４７及び４８を具えていると共に、
ＥＧＲバキュームモジュレータ１７も対応する構成を有
するが、本発明はこのような構造に限定される訳ではな
く、吸気負圧を取り出すポートがＥＧＲポート２８ただ
一つの場合にも、それとＥＧＲバルブ８の負圧作動室１
３とを結ぶ管路の途中に、通路４８と通路４９とを有す
るバキュームスイッチングバルブ３５を設けることによ
り、本発明を適用することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明を実施することにより、ＦＦＶ用
のアルコール燃料を使用する機関のように排気ガスの中
に多量の水分を含む場合でも、ＥＧＲシステムが凝縮水
によって錆を発生して「ＥＧＲ詰まり」を起こすような
恐れがなくなる。したがって、ＥＧＲシステムの正常な
作動が保障され、排気浄化性能が低下したり、触媒が劣
化したり、ドライバビリティが悪化することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明の要部であるバキュームスイッチングバ
ルブの一実施例について、その構造と一つの作動状態を
示す断面図である。

【図３】図２と同じく他の作動状態を示す断面図である
。

【図４】図１と同じく他の作動状態を示す全体構成図で
ある。

【符号の説明】

１…インテークマニホールド ５…スロットルバルブ ６…エキゾーストマニホールド ７…ＥＧＲ通路 ８…ＥＧＲバルブ １０…弁体 １３…負圧作動室 １７…ＥＧＲバキュームモジュレータ ２１、２２、２７、３６…管路 ２８…ＥＧＲポート ３５…バキュームスイッチングバルブ ３８…スプール状の弁体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　排気通路から吸気通路におけるスロッ
   トルバルブの下流側へ排気ガスの一部を還流させるため
   に、前記排気通路と前記スロットルバルブの下流側の吸
   気通路とを結ぶＥＧＲ通路と、前記スロットルバルブの
   上流側の吸気通路に開口するＥＧＲポートと、前記ＥＧ
   Ｒ通路の途中に設けられ、前記ＥＧＲポートにおいて取
   り出される吸気負圧に基づいて、還流させる排気ガスの
   量を制御する弁体を具えているＥＧＲバルブと、前記Ｅ
   ＧＲポートから前記ＥＧＲバルブの負圧作動室へ吸気負
   圧を伝達する管路と、前記吸気負圧を伝達する管路の途
   中に設けられ、機関のイグニッションキーと連動して前
   記機関が運転状態から停止状態に移るときに、前記ＥＧ
   Ｒバルブの前記負圧作動室を前記スロットルバルブの前
   記上流側の吸気通路に開口する前記ＥＧＲポートから遮
   断すると同時に、それを前記スロットルバルブの前記下
   流側の吸気通路へ連通させて、前記ＥＧＲバルブの前記
   負圧作動室へ前記スロットルバルブの前記下流側の吸気
   負圧を作用させ、強制的に前記ＥＧＲバルブを開弁させ
   るバキュームスイッチングバルブを設けたことを特徴と
   するＥＧＲシステムにおけるＥＧＲバルブ防錆装置。